А. Т. Черкозьянов основы геодезии

г. Балаково – 2005

Черкозьянов А. Т.

Основы геодезии: Учебное пособие

Составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности 630100 – «Архитектура» и учебным планом. Изложены общие сведения по основам изображения земной поверхности на плоскости. Дано понятие о форме и размерах Земли, системах координат, ориентировании линий. Рассмотрены топографические карты и планы и решение задач по ним, линейные и угловые измерения, нивелирование, геодезические сети, топографические съемки. Особое внимание уделено геодезическим методам архитектурных обмеров, геодезическим разбивочным планам, разбивочным работам и исполнительным съемкам. Приведены задания к практическим работам и методы их выполнения. Методика обработки геодезических измерений приводится как на микрокалькуляторе, так и на ЭВМ по авторским программам.

Распределение времени (в часах) по видам занятий

по учебному плану

Лекции Практические занятия Самостоятельная работа Итого

17 17 25 59

Введение

Предмет и задачи геодезии. Geo – земля, dazio – делить: земледеление. Возникла в древнем Египте, 6000 лет до н. э., при восстановлении границ землепользований, ежегодно уничтожаемых разливом реки Нил, и в гидротехническом строительстве (орошение, строительство каналов ).

Дальнейшее развитие геодезии в древней Греции. В 6 веке до н. э. Героном написаны два учебника по геодезии: диоптрика и планиметрия. В диоптрике Герон вводит единицу угловых измерений градус – 1/360 часть окружности, которая и в настоящее время входит в международную систему измерений (СИ). Возникает теоретическое обоснование Геодезии в виде геометрии: Geo – земля, metrio – мерить. В школе Платона выдвигается гипотеза о шарообразности Земли. Уже в 230 году до н. э. Эратосфен, директор Александрийской библиотеки, определяет радиус земного шара, используя достижения геодезии и астрономии.

В современном понимании Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности, математической обработки результатов измеренийи оценки их точности.

Геодезические измерения: угловые, линейные, высотные (нивелирование). Выполняются при помощи геодезических приборов:теодолиты; ленты, рулетки, дальномеры; нивелиры. Измерения подразделяются на технические, точные и высокоточные (прецизионные). Соответственно и приборы делятся на технические, точные и высокоточные. При решении архитектурно-планировочных задач, в строительстве выполняются технические и точные измерения.

Координатные оси, относительно которых ведутся измерения: отвесная линия (направление силы тяжести в данной точке) и горизонтальная линия (перпендикуляр к отвесной линии в данной точке), которые строятся отвесом и уровнем (рис. 1).

Рис.1 - Схема построения координатных Рис.2 - Пример функции измеренных

осей величин

В геодезии важны не результаты вычислений, а их функции, например положение точек на плоскости в заданной системе координат (рис.2): координаты точки Aесть функции угловых и линейных измерений.

Математическая обработка результатов измерений (вычисление функций) может вестись на микрокалькуляторе (МК), ЭВМ с программным обеспечением.

Любое измерение абсолютно точно не выполнить. Речь может вестись только о степени приближения к истинному значению. Поэтому, кроме результата измерения, должна указываться предельная погрешность измерения(степень доверия к нему). Оценка точности результатов измерений и вычислений ведется на основеспособа наименьших квадратов Гаусса

Задачи геодезии, которые решаются на основе геодезических измерений: 1) определение формы и размеров Земли и ее внешнего гравитационного поля; 2) построение на всей территории страны геодезической опорной сети; 3) картографирование земной поверхности; 4) обеспечение геодезическими данными строительства инженерных сооружений, в том числе архитектурно-планировочных решений.

Геодезические работы, обеспечивающие проектирование и строительство городов, населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов, включают следующие виды. Иженерно-геодезические изыскания. Вынос проекта в натуру. Обеспечение геометрической точности строительства (терминология по ГОСТу) в процессе строительно-монтажных работ и исполнительные съемки законченных объектов и отдельных их частей. Определение деформаций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации.

Задача инженерно- геодезических изысканийсостоит в составлении топографических планов городов, населенных пунктов, строительных участков , продольных профилей наземных, воздушных, подземных коммуникаций, каталоги координат и высот точек опорных геодезических сетей. На их основе разрабатываются архитектурно-планировочные проекты по горизонтальной и вертикальной планировке территорий, городских улиц и дорог, благоустройству территорий, инженерной подготовке территорий ( водоснабжение, канализация, электроснабжение, газоснабжение, теплоснабжение).

На стадии проектированиязадачей геодезии является подготовка разбивочных элементов и составление разбивочных планов для выноса проекта застройки в натуру. Геодезические работы по перенесению проектов на местность называютсяразбивочными работами. По своему характеру вынос проекта сооружения на местность является процессом, обратным топографической съемке. Если задача топографической съемки состоит в нанесении на план ситуации и рельефа местности, то задача геодезических разбивочных работ состоит в определении на местности осевых точек проекта и закрепление их специальными знаками. Однако требования, предъявляемые к точности разбивочных работ, выше, чем при топографической съемке.

На стадии строительствазадача состоит в своевременном и постоянном обеспечении геометрической точности проекта. Контроль прямолинейности, горизонтальности, вертикальности, плоскостности строительных элементов ведется геодезическими методами. Допустимые отклонения фактических размеров и положений строительных элементов от проектных значений нормируются «Строительными нормами и правилами» (СНиП). Естественно, фактические отклонения не должны превышать нормативных значений.

После завершения отдельных этапов строительства (земляные работы, возведение фундаментов, конструкций и т. д.) выполняются исполнительные съемки, целью которых является оценка качества строительно-монтажных работ по линии соблюдения геометрических параметров проекта. После завершения строительства производится исполнительная съемка объекта. Исполнительный план в дальнейшем используется для различных нужд, возникающих в период эксплуатации построенных зданий и сооружений и, в частности, для их реконструкции.

На стадии эксплуатациизадача состоит в определении сдвигов и осадок инженерных сооружений. По данным осадок определяются деформации инженерных сооружений: прогибы (выгибы) ленточных фундаментов, неравномерность осадок фундаментов колонн, крен фундаментов и высотных сооружений башенного типа (например, дымовых труб).

Архитектурные обмеры зданий и сооружений в целях их реставрации, обмеры памятников архитектуры точнее и экономичнее ведутся геодезическими и фотограмметрическими методами.

Связь геодезии с другими дисциплинами. Геодезия имеет тесную связь со многими научными дисциплинами. Математика является основой обработки и анализа результатов измерений. Вычислительная техника – основа автоматизации вычислительных работ. Начертательная геометрия – основа методов проекций, применяемых в геодезии.

Знания инженерной геодезии необходимы при изучении курсов: архитектура зданий и градостроительство, технология и организация строительства, инженерное благоустройство городских территорий.